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1.2.4 小分子物质的跨膜运输 在线视频

1.2.4 小分子物质的跨膜运输

下一节:1.2.5 细胞连接

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1.2.4 小分子物质的跨膜运输 课程教案、知识点、字幕

细胞要维持正常的生命活动

一方面需要不断地

吸收营养物质

同时

也要排出代谢产物或废物

另一方面

还需要调节细胞内的离子浓度

以便维持相对稳定的内环境

这些生命活动

都涉及到物质的跨膜运输

这就是这节要介绍的内容

小分子物质的跨膜运输

有三种方式

简单扩散

被动运输和主动运输

简单扩散是小分子物质

以热自由运动的方式

顺浓度梯度或顺电化学梯度

进行跨膜转运的方式

它不需要转运蛋白协助

不需要消耗能量

那么 哪些物质

可以通过这种方式来进行运输

有人用人工合成的脂双层膜

进行了物质的通透性实验

这个代表的是脂双层膜

箭头代表的是通透性的高低

实验的结果显示

脂双层的通透性

是比较低的

只有少量的疏水小分子

比如说氧气 二氧化碳和氮气

以及不带电荷的极性小分子

如甘油 苯 水分子等

可以透过脂双层

进行跨膜运输

有极性的生物大分子

和离子都是不能透过脂双层的

那么这些物质

又是如何进行跨膜运输的呢

它们们会借助生物膜上的

膜转运蛋白

进行物质运输

这种运输方式又分为两类

一类是被动运输

另外一类是主动运输

被动运输是指溶质分子

顺浓度梯度或

顺电化学梯度的运输

在膜转运蛋白的协助下的

跨膜转运方式

又称为协助扩散

由于是顺浓度梯度运输

所以 不需要消耗能量

那么 它的动力来自哪里呢

就来自物质的电化学梯度

哪些物质可以采取这种方式

被动运输呢

多种极性小分子和无机离子

包括水分子 糖 氨基酸 核苷酸

以及细胞代谢物等

都是顺电化学梯度

或顺浓度梯度

进行跨膜运输的

介导物质被动运输的

膜转运蛋白又有哪些呢

离子通道和载体蛋白都可以

关于离子通道的特点

在膜转运蛋白一节

已有具体介绍

现在我们仅简单介绍

载体蛋白介导的被动运输

以葡萄糖转运蛋白为例

人类基因组

编码了十几种葡萄糖转运蛋白

简称GLUT

构成了GLUT蛋白家族

通过构象改变 GLUT完成

葡萄糖分子的协助扩散

转运的方向

取决于葡萄糖分子的浓度

如果胞外葡萄糖浓度高于胞内

那么

葡萄糖分子就被运送到胞内

反之则向胞外转运

在小肠上皮细胞和

肾小管上皮细胞的脂膜上

都分布有葡萄糖转运蛋白

它们负责吸收葡萄糖分子

2014年5月18日

清华大学颜宁教授课题组

在Nature杂志上发文

首次报道了

来源于人的葡萄糖转运蛋白

GLUT1的晶体结构

初步揭示了其工作机制

以及相关疾病的致病机理

第三种跨膜运输方式是主动运输

主动运输

是由载体蛋白介导的

是逆浓度梯度或逆电化学梯度

由低浓度的一侧

向高浓度一侧进行跨膜转运

它是需要消耗能量的

根据能量来源的不同

主动运输又分为了三类

ATP直接供能的

ATP间接供能的

光驱动的

我们介绍前面两种

先来看ATP直接供能的

ATP直接供能的载体蛋白有

钠钾泵 钙泵和质子泵

以钠钾泵为例

也称为钠钾ATP酶

钠钾ATP酶

水解ATP产生的能量

从细胞内泵出3个钠离子

从细胞外泵入两个钾离子

结果就形成了跨细胞膜的

钠离子和钾离子的浓度梯度

以钠离子浓度来看

胞外高于胞内

以钾离子浓度来看

却正好相反 胞外低于胞内

所以 钠钾泵将钠离子

从胞内泵出 或者

将钾离子泵入胞内

都是逆电化学梯度的

都是通过水解ATP供能的

那么钠钾泵为什么要逆浓度梯度

泵送钠离子和钾离子呢

它的作用主要有三点

第一是维持细胞的膜电位

在静息状态下

细胞质膜内侧带负电

外侧带正电

也就是内负外正

因此 神经细胞受到刺激的时候

会产生动作电位

第二是为了维持

动物细胞的渗透平衡

第三可以吸收营养物质

这项功能需要与

协同转运蛋白共同完成

我们在介绍协同转运蛋白的时候

再做具体的说明

第二种主动运输方式

是间接消耗ATP的协同转运

这种转运方式是由钠钾泵

或者是质子泵

与协同转运蛋白合作完成的

分两个步骤

第一步钠钾泵或者质子泵

水解ATP产生的能量

建立了跨膜的钠离子或

氢离子的电化学梯度

第二钠离子或氢离子

顺浓度梯度回流时

释放的能量又驱动了

协同转运蛋白

逆浓度梯度主动运送

另一种离子或分子

所以

协同转运蛋白有两个结合位点

一个结合钠离子或氢离子

另一个结合其它的小分子

它可以同时运输两种物质

并将两种物质的运输偶联起来

偶联物的运输是逆浓度梯度的

与ATP驱动泵不同

协同转运是间接消耗ATP的

它直接利用的能量

是钠离子或氢离子的电化学梯度

协同转运蛋白有两类

一类是同向协同转运蛋白

另外一类是反向协同转运蛋白

小肠上皮细胞吸收葡萄糖分子

就是同向转运的例子

首先 小肠上皮细胞质膜上的

钠钾泵通过水解ATP

建立了钠离子的跨膜电化学梯度

胞外的钠离子浓度高于胞内

随后 钠离子

顺浓度梯度向胞内回流

释放的能量就驱动了葡萄糖分子

逆浓度梯度进入胞内

所以协同转运蛋白

同时结合并转运了两种物质

钠离子和葡萄糖分子

两种物质的运送方向是相同的

属于同向转运

此外 肾小管上皮细胞

吸收葡萄糖或氨基酸

也是采用钠离子

驱动的协同转运方式

反向转运

是偶联物的运输方向相反

以钠离子 氢离子

交换载体为代表

在肾小管上皮细胞的质膜上

有一种钠离子 氢离子交换载体

它的作用是将细胞内

代谢所产生的

多余的氢离子排出胞外

并重新吸收钠离子

从而维持细胞内的pH的稳定

交换的动力来自哪里呢

就来源于钠钾泵所形成的

钠离子电化学梯度

伴随着钠离子

顺浓度梯度回流到胞内

细胞就将胞内的氢离子

排出胞外

这种协同转运蛋白所运送的

两种离子是反方向的

属于反向协同转运

总之

小分子物质的跨膜运输

有三种方式

简单扩散 他不需要转运蛋白

是顺浓度梯度运送

被动运输是由通道蛋白

或载体蛋白介导的

顺浓度梯度运送

主动运输是由载体蛋白介导的

所需要的能量可直接的

或间接的来自ATP

或者是光能驱动的

总结一下

载体蛋白既可以介导主动

也可以介导被动运输

而通道蛋白只能介导被动运输

以上介绍的是小分子物质的

跨膜运输方式

而大分子物质 比如说蛋白质

多核苷酸 多糖等等

以及颗粒性物质

又是如何进行跨膜运输的呢

它们主要通过胞吞或胞吐的方式

这里不再作具体介绍

普通生物学课程列表:

绪论——走进生命科学

-绪论

--绪论

-人物访谈——走进精准医学

--第一节 什么是精准医学

--第二节 精准医学用于临床应具备哪些条件

--第三节 精准医学的临床应用实例

--第四节 给医学生的建议

--第五节 精准医学的发展展望

第一章 细胞生物学基础

-第一节 细胞概述

--1.1.1 细胞的基本特征

--1.1.2 原核生物与真核生物的区别

-第一章 细胞生物学基础--第一节 细胞概述

-第二节 细胞膜与物质的跨膜运输

--1.2.1 质膜的结构与基本成分

--1.2.2 质膜的基本特征及功能

--1.2.3 膜转运蛋白

--1.2.4 小分子物质的跨膜运输

--1.2.5 细胞连接

-第一章 细胞生物学基础--第二节 细胞膜与物质的跨膜运输

-第三节 真核细胞的结构

--1.3.1 线粒体和叶绿体

--1.3.2 细胞的内膜系统

--1.3.3 过氧化物酶体

--1.3.4 细胞骨架——微丝

--1.3.5 细胞骨架——微管

--1.3.6 细胞骨架——中间丝

--1.3.7 马达蛋白

--1.3.8 细胞核与染色质

--1.3.9 核糖体

-第一章 细胞生物学基础--第三节 真核细胞的结构

-第四节 细胞的能量代谢

--1.4.1 能量货币ATP

--1.4.2 细胞是如何获得能量的

--1.4.3 糖酵解与柠檬酸循环

--1.4.4 电子传递与氧化磷酸化

--1.4.5 乙醇发酵与乳酸发酵

--1.4.6 营养物质的分解与代谢

--1.4.7 叶绿体与光系统

--1.4.8 光反应

--1.4.9 固碳反应

--1.4.10 C4途径与CAM途径

-第一章 细胞生物学基础--第四节 细胞的能量代谢

-第五节 细胞的分裂与分化

--1.5.1 细胞周期概述

--1.5.2 细胞周期调控的分子机制

--1.5.3 有丝分裂

--1.5.4 减数分裂

--1.5.5细胞分化与细胞全能性

--1.5.6细胞死亡

-第一章 细胞生物学基础--第五节 细胞的分裂与分化

第二章 分子生物学基础

-第一节 遗传的分子基础

--2.1.1 DNA的发现历史

--2.1.2 DNA的结构

--2.1.3 DNA的复制

--2.1.4 端粒及端粒酶

--2.1.5 蛋白质是表型的分子基础

--2.1.6 RNA的分子构成与功能

--2.1.7 DNA的转录

--2.1.8 遗传密码的破解

--2.1.9 遗传信息的翻译

--2.1.10 中心法则

--2.1.11 基因的突变

-第二章 分子生物学基础--第一节 遗传的分子基础

-第二节 基因的表达调控

--2.2.1 原核生物的基因表达调控

--2.2.2 真核生物的基因表达调控

--2.2.3 染色质的结构影响基因的转录

--2.2.4 蛋白质的组装调控基因的转录

--2.2..5 RNA转录后的加工

-第二章 分子生物学基础--第二节 基因的表达调控

-第三节 生物技术及其应用

--2.3.1 核酸的分子杂交

--2.3.2 DNA芯片技术

--2.3.3 聚合酶链式反应

--2.3.4 DNA凝胶电泳

--2.3.5 DNA重组技术

--2.3.6 基因工程技术的应用

-第二章 分子生物学基础--第三节 生物技术及其应用

-第四节 人类基因组及其遗传疾病

--2.4.1 DNA测序技术

--2.4.2 第三代DNA测序技术

--2.4.3 人类基因组及其应用

--2.4.4 人类的遗传性疾病

--2.4.5 癌基因与恶性肿瘤

-第二章 分子生物学基础--第四节 人类基因组及其遗传疾病

第三章 高等植物体的结构与功能

-第一节 高等植物体的细胞与组织

--3.1.1 初生壁

--3.1.2 次生壁

--3.1.3 与细胞壁相关的结构

--3.1.4 质体与液泡

--3.1.5 组织与组织系统

--3.1.6 分生组织

--3.1.7 表皮与周皮

--3.1.8 维管组织

--3.1.9 基本组织系统

-第三章第一节 高等植物体的细胞与组织

-第二节 植物的生长

--3.2.1 种子的萌发与幼苗的生长

--3.2.2 根的初生生长

--3.2.3 根的初生结构

--3.2.4 侧根的发生

--3.2.5 根的次生生长及其结构

--3.2.6 茎的初生生长及其结构

--3.2.7 茎的次生生长及其结构

--3.2.8 周皮与树皮

--3.2.9 年轮是如何产生的

--3.2.10 茎的初生组织与次生组织之间的关系

-第三章 高等植物体的结构与功能--第二节 植物的生长

-第三节 植物的生殖和发育

--3.3.1 植物的繁殖类型

--3.3.2 世代交替

--3.3.3 花的组成与基本结构

--3.3.4 花各部分结构的多样性

--3.3.5 花药的发育

--3.3.6 胚珠的发育

--3.3.7 开花与传粉

--3.3.8 花粉萌发和受精

--3.3.9 果实和种子的形成与传播方式

--3.3.10 被子植物生活史总结

-第三章 高等植物体的结构与功能--第三节 植物的生殖和发育

-第四节 植物的营养与运输

--3.4.1 植物叶片的结构

--3.4.2 气孔运动的调节

--3.4.3 植物的矿质营养

--3.4.4 根系是如何吸水的?

--3.4.5 水分在植物体内的运输

--3.4.6 矿质元素的运输

--3.4.7 有机物运输的经典实验

--3.4.8 有机物质的运输

--3.4.9 植物的营养适应-食虫植物

--3.4.10 植物的营养适应-氮元素的利用

--3.4.11 植物的营养适应-寄生植物

--3.4.12 植物的营养适应-菌根

-第三章 高等植物体的结构与功能--第四节 植物的营养与运输

-第五节 植物生长发育的调控

--3.5.1 植物激素概述

--3.5.2 生长素

--3.5.3 生长素的作用机制

--3.5.4 赤霉素

--3.5.5 细胞分裂素

--3.5.6 乙烯

--3.5.7 脱落酸

--3.5.8 激素间的相互作用

--3.5.9 光周期现象

--3.5.10 光敏色素

--3.5.11 植物对植食性动物和病菌的防御

-第三章 高等植物体的结构与功能--第五节 植物生长发育的调控

第四章 高等动物体的结构与功能

-第一节 动物的组织

--4.1.1 上皮组织

--4.1.2 疏松结缔组织

--4.1.3 致密结缔组织

--4.1.4 脂肪组织

--4.1.5 软骨

--4.1.6 硬骨

--4.1.7 血液

--4.1.8 结缔组织总结

--4.1.9 肌肉组织

--4.1.10 神经组织

--4.1.11 组织器官系统

-第一节 动物的组织--作业

-第二节 消化系统

--4.2.1 营养素及其消化和吸收

--4.2.2 人体消化系统的组成

--4.2.3 口腔和食管

--4.2.4 胃壁的结构

--4.2.5 胃的消化功能

--4.2.6 胃溃疡

--4.2.7 小肠的组织结构

--4.2.8 小肠消化液的组成及其功能

--4.2.9 营养物质的消化和吸收

--4.2.10 大肠的结构与功能

--4.2.11 肝脏和胰腺

--4.2.12 脊椎动物消化管的结构与功能适应

-第四章 高等动物体的结构与功能--第二节 消化系统

-第三节 呼吸系统

--4.3.1 呼吸系统的演化

--4.3.2 人的呼吸系统的结构与功能

--4.3.3 呼吸运动

--4.3.4 气体的交换

--4.3.5 氧气和二氧化碳的运输

--4.3.6 呼吸运动的调节

-第三节 呼吸系统--作业

-第四节 循环系统

--4.4.1 动物循环系统的演化

--4.4.2 血管的结构

--4.4.3 心脏的结构与血液循环

--4.4.4 心动周期

--4.4.5 心脏的传导系统

--4.4.6 动脉血压的形成

--4.4.7 输血与血型

--4.4.8 组织液的形成

--4.4.9 淋巴系

--4.4.10 常见心脑血管疾病

-第四章 高等动物体的结构与功能--第四节 循环系统

-第五节 内环境的控制

--4.5.1 动物排泄系统的演化

--4.5.2 内环境与稳态

--4.5.3 体温调节

--4.5.4 渗透调节与排泄

--4.5.5 人的泌尿系统的组成与功能

--4.5.6 原尿是如何生成的

--4.5.7 肾小管与集合管的重吸收

--4.5.8 肾小管与集合管的分泌作用

--4.5.9 尿液的浓缩

--4.5.10 尿液生成的总结

--4.5.11 肾脏对机体酸碱平衡的调节

--4.5.12 血压与血量的调节

--4.5.13 透过尿液分析检查疾病

-第四章 高等动物体的结构与功能--第五节 内环境的控制

-第六节 内分泌系统

--4.6.1 体液调节概述

--4.6.2 激素的作用机制

--4.6.3 内分泌系统与神经系统的联系

--4.6.4 激素分泌的调节

--4.6.5 神经垂体的内分泌功能

--4.6.6 腺垂体的内分泌功能

--4.6.7 生长激素的功能

--4.6.8 甲状腺调节代谢与发育

--4.6.9 甲状旁腺的功能

--4.6.10 胰岛素和胰高血糖素激素

--4.6.11 肾上腺皮质的内分泌功能

--4.6.12 肾上腺髓质的内分泌功能

-第四章 高等动物体的结构与功能--第六节 内分泌系统

-第七节 神经系统与神经调节

--4.7.1 静息电位

--4.7.2 动作电位

--4.7.3 神经冲动是如何传播的

--4.7.4 突触如何传递神经信号

--4.7.5 毒品为什么具有成瘾性

--4.7.6 反射与反射弧

--4.7.7 脑的结构与功能

--4.7.8 脊髓的结构与功能

--4.7.9 周围神经系统

--4.7.10 躯体运动神经与内脏神经的区别

--4.7.11 交感神经与副交感神经的作用

--4.7.12 中枢神经对内脏活动的调节

--4.7.13 神经系统的演化

-第四章 高等动物体的结构与功能--第七节 神经系统与神经调节

-第八节 生殖与胚胎发育

--4.8.1 精子的形态及发生

--4.8.2 卵子的发生

--4.8.3 卵子的发生受激素的调控

--4.8.4 生育的控制

--4.8.5 卵巢的周期性变化

--4.8.6 子宫的周期性变化

--4.8.7 海胆的受精过程

--4.8.8 哺乳动物的受精过程

--4.8.9 文昌鱼的胚胎发育

--4.8.10 两栖类的早期胚胎发育

--4.8.11 哺乳动物的胚胎发育

--4.8.12 羊膜是如何产生的

--4.8.13 人的胚胎发育

-第四章 高等动物体的结构与功能--第八节 生殖与胚胎发育

期中考试

-2020年秋季学期普通生物学期中考试

1.2.4 小分子物质的跨膜运输 笔记与讨论

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